Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Безгреблева гідроелектростанція на основі напівзанурених гідротурбін (англ. Damless hydropower plant on the basis of semi-submerged hydro-turbines) - комплекс споруд та обладнання з використанням секційних напівзанурених гідротурбін різної конструкції, з різними способами їх кріплення (фіксації) у водяному потоці, які дозволяють перетворювати енергію плинної води в електрику, не використовуючи греблі. Такі гідротурбіни використовують енергію води лише частини русла, тому не перешкоджають вільному стоку води, проходженню річкових суден, міграції риби, не забруднюють басейн і не утворюють інших екологічних проблем для живих організмів.
Загальна схема
Безгреблева гідроелектростанція на основі напівзанурених гідротурбін - комплекс споруд та обладнання з використанням секційних напівзанурених гідротурбін різної конструкції, з різними способами їх кріплення (фіксації) у водяному потоці, які дозволяють перетворювати енергію плинної води в електрику, не використовуючи греблі. Агрегат з напівзануреною гідротурбіною включає: гідротурбіну HT, трансмісію TRN, редуктор RD, гідрогенератор (електрогенератор) HG та електричний адаптер EА. Гідротурбіна складається з певного числа NS однакових секцій 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, посаджених на спільну вісь SH. Кожна секція турбіни є ротором, на зовнішній частині якого по діаметру закріплені лопаті.
Потужність секційної напівзануреної турбіни визначається геометричними розмірами її конструктивних елементів: радіусом ротора RHT (діаметром 2RHT), шириною лопатей (секції) LBL, кутовою відстанню між лопатями Δα, лінійним зазором між секціями ΔS та числом секцій NS. Величина зазору між секціями ΔS вибирається із умови максимального використання напору водяного потоку. Площа поперечного перетину водяного потоку АHD зв'язана з довжиною гідротурбіни LHT виразом:
АHD = LHT·RHT = NS·(LBL + ΔS)·RHT.
Механічна вісь SH жорстко поєднує між собою секції турбіни й передає крутний момент від турбінної системи НТ через редуктор RD та трансмісію TRN на гідрогенератор HG. Редуктор RD збільшує кутову частоту обертання ω ротора гідрогенератора HG. При зміні водяного напору може використовуватися система стабілізації швидкості обертання ротора гідрогенератора. Гідрогенератор HG є електродинамічною системою, яка перетворює кінетичну енергію обертання ротора гідротурбіни і, відповідно, ротора гідрогенератора в електричну енергію. Електричний адаптер EА формує параметри електричного струму (силу струму і, напругу u та частоту f), які придатні для використання його споживачами та/або спрямування в електричну мережу.
Агрегат на основі секційної напівзануреної гідротурбіни функціонує наступним чином. Гідротурбіна НТ встановлюється в потоці води WF так, що половина її ротора занурена у воду, вісь обертання ротора гідротурбіни SH збігається з поверхнею води, а потік води спрямований перпендикулярно осі. В процесі роботи потік води тисне на лопаті ротора гідротурбіни, спричиняючи його обертання навколо осі. Кінетична енергія водяного потоку перетворюється в кінетичну енергію обертального руху ротора гідротурбіни і ротора гідрогенератора, електродинамічна система гідрогенератора HG перетворює кінетичну енергію ротора в електричну енергію. Електричний адаптер EА формує параметри електричного струму (силу струму і, напругу u та частоту f), які роблять його придатним для використання споживачами та/або для спрямування в електричну мережу.
Енергетичні параметри безгреблевої ГЕС
Потужність агрегату PEL на основі секційної напівзануреної гідротурбіни визначається розмірами її конструктивних елементів (радіусом RHT, шириною лопатей LBL, числом секцій NS, зазором між секціями ΔS) та фізичними параметрами робочого тіла (густиною води ρHD та швидкістю водяного потоку vHD). З урахуванням виразів (7) та (9) маємо [3]:
PEL = kHA·PHD = kHT·kHG·PHD =
= 0,5·kHT·kHG·ρHD·NS·(LBL + ΔS)·RHT·vHD3.
З метою підвищення потужності агрегати на основі секційних гідротурбін можуть встановлюватися каскадами й утворювати безгреблеві ГЕС. Потужність каскадної гідроелектростанції PCS визначається як сума електричних потужностей окремих гідроенергетичних агрегатів:
PCS = 0,5·kHT·kHG·ρHD·NCS·NS·(LBL + ΔS)·RHD·vHD3.
де NCS – число агрегатів у каскаді ГЕС.
Види кріплення безгреблевих ГЕС на основі напівзанурених гідротурбін
Для того, щоб повністю використати силу водяного потоку, гідротурбіни встановлюються у потоці поперек річки і закріплюються на понтоні або консольно. Кожен тип кріплення має свої переваги й недоліки.
Безгреблева ГЕС з понтонним кріпленням напівзануреної гідротурбіни складається з понтону PN, секційної гідротурбіни HT, гідрогенератора HG, елементів кріплення MT та якорів AN. Конструкція понтонного типу дозволяє транспортування гідроенергетичного обладнання у разі необхідності змінити місце виробництва електричної енергії. Понтони «прив'язані» до поверхні води рівновеликими силами: ваги гідроагрегату та сили виштовхування води, які діють на понтон, таким чином, понтонний спосіб кріплення забезпечує адаптацію глибини занурення гідротурбіни у разі припливу води. Стале кутове положення гідротурбіни у водяному потоці забезпечується за допомогою якорів AN.
Безгреблева ГЕС з консольним кріпленням напівзануреної гідротурбіни є стаціонарною спорудою. Консоль CL є здовженою металевою балкою, жорстко закріпленою одним кінцем до бетонної бази BS. Другий кінець балки розташований над поверхнею води, до нього кріпиться гідротурбіна HT з гідрогенератором HG. Для досягнення більшої жорсткості консоль спирається на додаткову опору PLN. Консольне кріплення забезпечує надійну фіксацію гідротурбіни у водяному потоці, але звужує можливість зміни місця
виробництва електроенергії. Адаптація гідротурбіни відносно поверхні води виконується по показанням датчика рівня води.
Гідроагрегати каскадної ГЕС з понтонним кріпленням напівзанурених гідротурбін встановлюються вздовж течії один за одним, на відстанях, котрі забезпечують відновлення ламінарного потоку води після проходження ним кожної гідротурбіни.
Безгреблеві ГЕС на основі секційних напівзанурених гідротурбін прості в обслуговуванні і надійні в роботі. Недоліками секційних напівзанурених гідротурбін є відносно великі габарити та видимість у полі зору.
Див. також
Джерела і література
- Сидоров В.І. Технології гідро- та вітроенергетики. - Черкаси: Вертикаль, видавець Кандич С. Г., 2016. - 166 с.
- Сидоров В.І. Безгреблеві гідроелектростанції на основі занурених та напівзанурених гідротурбін / Промислова електроенергетика та електротехніка. – 2017. - №3 (105). - с. 18-26
- Сидоров В.І. Вітротурбінні технології гідроакумулювання / Промислова електроенергетика та електротехніка. – 2016. - №6. - с. 14-24
- Сидоров, Василь (2016). Зваблення скіфа (Українська). Черкаси: Вертикаль. Видавець Кандич С.Г. с. 316. ISBN
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Bezgrebleva gidroelektrostanciya na osnovi napivzanurenih gidroturbin angl Damless hydropower plant on the basis of semi submerged hydro turbines kompleks sporud ta obladnannya z vikoristannyam sekcijnih napivzanurenih gidroturbin riznoyi konstrukciyi z riznimi sposobami yih kriplennya fiksaciyi u vodyanomu potoci yaki dozvolyayut peretvoryuvati energiyu plinnoyi vodi v elektriku ne vikoristovuyuchi grebli Taki gidroturbini vikoristovuyut energiyu vodi lishe chastini rusla tomu ne pereshkodzhayut vilnomu stoku vodi prohodzhennyu richkovih suden migraciyi ribi ne zabrudnyuyut basejn i ne utvoryuyut inshih ekologichnih problem dlya zhivih organizmiv Gidroagregat na osnovi sekcijnoyi napivzanurenoyi gidroturbini Zagalna shemaBezgrebleva gidroelektrostanciya na osnovi napivzanurenih gidroturbin kompleks sporud ta obladnannya z vikoristannyam sekcijnih napivzanurenih gidroturbin riznoyi konstrukciyi z riznimi sposobami yih kriplennya fiksaciyi u vodyanomu potoci yaki dozvolyayut peretvoryuvati energiyu plinnoyi vodi v elektriku ne vikoristovuyuchi grebli Agregat z napivzanurenoyu gidroturbinoyu vklyuchaye gidroturbinu HT transmisiyu TRN reduktor RD gidrogenerator elektrogenerator HG ta elektrichnij adapter EA Gidroturbina skladayetsya z pevnogo chisla NS odnakovih sekcij 1 2 3 4 5 6 7 8 posadzhenih na spilnu vis SH Kozhna sekciya turbini ye rotorom na zovnishnij chastini yakogo po diametru zakripleni lopati Potuzhnist sekcijnoyi napivzanurenoyi turbini viznachayetsya geometrichnimi rozmirami yiyi konstruktivnih elementiv radiusom rotora RHT diametrom 2RHT shirinoyu lopatej sekciyi LBL kutovoyu vidstannyu mizh lopatyami Da linijnim zazorom mizh sekciyami DS ta chislom sekcij NS Velichina zazoru mizh sekciyami DS vibirayetsya iz umovi maksimalnogo vikoristannya naporu vodyanogo potoku Plosha poperechnogo peretinu vodyanogo potoku AHD zv yazana z dovzhinoyu gidroturbini LHT virazom AHD LHT RHT NS LBL DS RHT Mehanichna vis SH zhorstko poyednuye mizh soboyu sekciyi turbini j peredaye krutnij moment vid turbinnoyi sistemi NT cherez reduktor RD ta transmisiyu TRN na gidrogenerator HG Reduktor RD zbilshuye kutovu chastotu obertannya w rotora gidrogeneratora HG Pri zmini vodyanogo naporu mozhe vikoristovuvatisya sistema stabilizaciyi shvidkosti obertannya rotora gidrogeneratora Gidrogenerator HG ye elektrodinamichnoyu sistemoyu yaka peretvoryuye kinetichnu energiyu obertannya rotora gidroturbini i vidpovidno rotora gidrogeneratora v elektrichnu energiyu Elektrichnij adapter EA formuye parametri elektrichnogo strumu silu strumu i naprugu u ta chastotu f yaki pridatni dlya vikoristannya jogo spozhivachami ta abo spryamuvannya v elektrichnu merezhu Agregat na osnovi sekcijnoyi napivzanurenoyi gidroturbini funkcionuye nastupnim chinom Gidroturbina NT vstanovlyuyetsya v potoci vodi WF tak sho polovina yiyi rotora zanurena u vodu vis obertannya rotora gidroturbini SH zbigayetsya z poverhneyu vodi a potik vodi spryamovanij perpendikulyarno osi V procesi roboti potik vodi tisne na lopati rotora gidroturbini sprichinyayuchi jogo obertannya navkolo osi Kinetichna energiya vodyanogo potoku peretvoryuyetsya v kinetichnu energiyu obertalnogo ruhu rotora gidroturbini i rotora gidrogeneratora elektrodinamichna sistema gidrogeneratora HG peretvoryuye kinetichnu energiyu rotora v elektrichnu energiyu Elektrichnij adapter EA formuye parametri elektrichnogo strumu silu strumu i naprugu u ta chastotu f yaki roblyat jogo pridatnim dlya vikoristannya spozhivachami ta abo dlya spryamuvannya v elektrichnu merezhu Energetichni parametri bezgreblevoyi GESPotuzhnist agregatu PEL na osnovi sekcijnoyi napivzanurenoyi gidroturbini viznachayetsya rozmirami yiyi konstruktivnih elementiv radiusom RHT shirinoyu lopatej LBL chislom sekcij NS zazorom mizh sekciyami DS ta fizichnimi parametrami robochogo tila gustinoyu vodi rHD ta shvidkistyu vodyanogo potoku vHD Z urahuvannyam viraziv 7 ta 9 mayemo 3 PEL kHA PHD kHT kHG PHD 0 5 kHT kHG rHD NS LBL DS RHT vHD3 Z metoyu pidvishennya potuzhnosti agregati na osnovi sekcijnih gidroturbin mozhut vstanovlyuvatisya kaskadami j utvoryuvati bezgreblevi GES Potuzhnist kaskadnoyi gidroelektrostanciyi PCS viznachayetsya yak suma elektrichnih potuzhnostej okremih gidroenergetichnih agregativ PCS 0 5 kHT kHG rHD NCS NS LBL DS RHD vHD3 de NCS chislo agregativ u kaskadi GES Vidi kriplennya bezgreblevih GES na osnovi napivzanurenih gidroturbinDlya togo shob povnistyu vikoristati silu vodyanogo potoku gidroturbini vstanovlyuyutsya u potoci poperek richki i zakriplyuyutsya na pontoni abo konsolno Kozhen tip kriplennya maye svoyi perevagi j nedoliki Bezgreblevi gidroelektrostanciyi z pontonnim a ta konsolnim b kriplennyam napivzanurenih gidroturbin Bezgrebleva GES z pontonnim kriplennyam napivzanurenoyi gidroturbini skladayetsya z pontonu PN sekcijnoyi gidroturbini HT gidrogeneratora HG elementiv kriplennya MT ta yakoriv AN Konstrukciya pontonnogo tipu dozvolyaye transportuvannya gidroenergetichnogo obladnannya u razi neobhidnosti zminiti misce virobnictva elektrichnoyi energiyi Pontoni priv yazani do poverhni vodi rivnovelikimi silami vagi gidroagregatu ta sili vishtovhuvannya vodi yaki diyut na ponton takim chinom pontonnij sposib kriplennya zabezpechuye adaptaciyu glibini zanurennya gidroturbini u razi priplivu vodi Stale kutove polozhennya gidroturbini u vodyanomu potoci zabezpechuyetsya za dopomogoyu yakoriv AN Bezgrebleva GES z konsolnim kriplennyam napivzanurenoyi gidroturbini ye stacionarnoyu sporudoyu Konsol CL ye zdovzhenoyu metalevoyu balkoyu zhorstko zakriplenoyu odnim kincem do betonnoyi bazi BS Drugij kinec balki roztashovanij nad poverhneyu vodi do nogo kripitsya gidroturbina HT z gidrogeneratorom HG Dlya dosyagnennya bilshoyi zhorstkosti konsol spirayetsya na dodatkovu oporu PLN Konsolne kriplennya zabezpechuye nadijnu fiksaciyu gidroturbini u vodyanomu potoci ale zvuzhuye mozhlivist zmini miscya Shema kaskadnoyi bezgreblevoyi GES z pontonnim kriplennyam napivzanurenih gidroturbin virobnictva elektroenergiyi Adaptaciya gidroturbini vidnosno poverhni vodi vikonuyetsya po pokazannyam datchika rivnya vodi Gidroagregati kaskadnoyi GES z pontonnim kriplennyam napivzanurenih gidroturbin vstanovlyuyutsya vzdovzh techiyi odin za odnim na vidstanyah kotri zabezpechuyut vidnovlennya laminarnogo potoku vodi pislya prohodzhennya nim kozhnoyi gidroturbini Bezgreblevi GES na osnovi sekcijnih napivzanurenih gidroturbin prosti v obslugovuvanni i nadijni v roboti Nedolikami sekcijnih napivzanurenih gidroturbin ye vidnosno veliki gabariti ta vidimist u poli zoru Div takozhBezgrebleva gidroelektrostanciya Bezgrebleva gidroelektrostanciya na osnovi zanurenih gidroturbin Vitroturbinna gidroakumulyuvalna elektrostanciya Vitroturbinna gidroakumulyuvalna elektrostanciya na osnovi ruslovo greblevoyi GES Gidroelektrostanciya TOV Nizhinski laboratoriyi skanuvalnih pristroyiv Dzherela i literaturaSidorov V I Tehnologiyi gidro ta vitroenergetiki Cherkasi Vertikal vidavec Kandich S G 2016 166 s Sidorov V I Bezgreblevi gidroelektrostanciyi na osnovi zanurenih ta napivzanurenih gidroturbin Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 2017 3 105 s 18 26 Sidorov V I Vitroturbinni tehnologiyi gidroakumulyuvannya Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 2016 6 s 14 24 Sidorov Vasil 2016 Zvablennya skifa Ukrayinska Cherkasi Vertikal Vidavec Kandich S G s 316 ISBN 978 966 2783 93 3